Optimierung von nicht-regenerativem MIMO Relaying (ONEMORE)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eduard Axel Jorswieck
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264858293

Für zukünftige Mobilkommunikationssysteme werden MIMO Relay Netzwerkmodelle in der Forschung und in der Praxis verwendet. Deshalb ensteht Bedarf, die fundamentalen Grenzen von MIMO Relay Netzwerken zu verstehen. Weiterhin gibt die Anzahl der Freiheitsgrade (degrees of freedom - DoF) einen wichtigen Anhaltspunkt in einem Netzwerk, da sie mit der Summenrate im hohem Signal-zu-Rausch-Abstand (SNR) Bereich skaliert. In dem Projekt planen wir, die erreichbare Summenrate und die erreichbaren DoF von nicht-regenerativen MIMO Relay Netzwerken bei endlichem SNR durch theoretische Analyse und effiziente Algorithm zu untersuchen. Zuerst wollen wir zwei Modelle untersuchen: die Summenratenmaximierung unter Sendeleistungsbeschränkungen und die Summensendeleistungsminimierung unter Ratenbeschränkungen. Die Hauptschwierigkeit in der Optimierung des Systems besteht darin, dass der Ausdruck für die Summenrate kompliziert und sehr nicht-linear ist. Im Projekt werden wir die Summenrate durch verschiedene Ansätze approximieren und die Ergebnisse vergleichen. Nichtlineare Optimierungstechniken werden verwendet, um die nichtkonvexen nichtlinearen Matrix-Optimierungsprobleme zu lösen. Die Berechnungskomplexität und der Signalisierungsaufwand der Algorithmen wird untersucht. Basierend auf den Modellen und den dazugehörigen Algorithmen werden wir die erreichbare Ratenregion und die erreichbare Leistungsregion erhalten. Um hohe Summendatenraten zu erzielen, planen wir zwei Arten von Algorithmen zur Wahl der Datenströme einzusetzen: ein Optimierungsansatz mit einer Reihe von nichtlinearen Unterproblemen und einen heuristischen Greedy-Ansatz mit einem Kriterium zur Datenstromwahl. Die Arbeiten in dem Projekt werden nicht nur die Theorie voranbringen, sondern auch praktische Anleitungen für die Anwendungen von nicht-regenerativen MIMO Relay Netzwerken geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen